吃透Java基础八：Throwable异常

一：关于异常

JAVA异常是在java程序运行的时候遇到非正常的情况而创建的对，它封装了异常信息。java异常的根类为java.lang.Throwable，整个类有两个直接子类java.lang.Error和java.lang.Exception。

Error是程序本身无法恢复的严重错误，一般是虚拟机或者系统运行出现错误，和程序无关。Exception则表示可以被程序捕获并处理的异常错误。

JVM用方法调用栈来跟踪每个线程中一系列的方法调用过程,栈是线程私有的，每一个线程都有一个独立的方法调用栈，该栈保存了每个调用方法的信息。当一个新方法被调用的时候，JVM会把描述该方法的栈结构置入栈顶,位于栈顶的方法为正在执行的方法。当一个JAVA方法正常执行完毕,JVM会从调用栈中弹出该方法的栈结构,然后继续处理前一个方法。如果java方法在执行代码的过程中抛出异常，JVM必须找到能捕获异常的catch块代码，它首先查看当前方法是否存在这样的catch代码块,如果存在就执行该 catch代码块,否则JVM会调用栈中弹处该方法的栈结构，继续到前一个方法中查找合适的catch代码块。最后如果JVM向上追到了当前线程调用的第一个方法（如果是主线程就是main方法），仍然没有找到该异常处理的代码块，该线程就会异常终止。如果该线程是主线程，应用程序也随之终止，此时JVM将把异常直接抛给用户，在用户终端上会看到原始的异常信息。

Throwable Java异常体系中根类，有两个重要的子类：Exception（异常）和 Error（错误），二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。

Error（错误） 是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM（Java 虚拟机）出现的问题。例如，Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError），当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。

Exception（异常） 是由于程序本身引起的异常，分为受检查异常和Runtime异常，RuntimeException直接继承于Exception，本身以及其子类异常均表示提前无法预知的异常。除了RuntimeException及其子类，剩余的都是受检查异常，编译器在编译期强制我们添加try catch去捕获，否则编译不通过。

二、Throwable源码分析

1、成员变量

private transient Object backtrace; //异常信息 private String detailMessage; //当前异常是由哪个Throwable所引起的 private Throwable cause = this; //引起异常的堆栈跟踪信息 private StackTraceElement[] stackTrace = UNASSIGNED_STACK; backtrace：这个变量由native方法赋值，用来保存栈信息的轨迹detailMessage：这个变量是描述异常信息，比如new Myexception(“My Exception”)，记录的就是我们传进去的描述此异常的描述信息 My Exception。cause ：记录当前异常是由哪个异常所引起的，默认是this，可通过构造器自定义。可以通过initCase方法进行修改 public synchronized Throwable initCause(Throwable cause) { if (this.cause != this) throw new IllegalStateException("Can't overwrite cause with " + Objects.toString(cause, "a null"), this); if (cause == this) throw new IllegalArgumentException("Self-causation not permitted", this); this.cause = cause; return this; }

可以看到case只能被修改一次，当发现当前case已经被修改，则会抛出IllegalStateException。默认case=this，如果再次修改case为this也是不允许的。 case一般这样使用

try { Integer.valueOf("a"); }catch (NumberFormatException e){ throw new MyException(e); } stackTrace 记录当前异常堆栈信息，数组中每一个StackTraceElement表示当前当前方法调用的一个栈帧，表示一次方法调用。StackTraceElement中保存的有当前方法的类名、方法名、文件名、行号信息。 public final class StackTraceElement implements java.io.Serializable { private String declaringClass; private String methodName; private String fileName; private int lineNumber; }

2、构造函数

public Throwable() { fillInStackTrace(); } public Throwable(String message) { fillInStackTrace(); detailMessage = message; } public Throwable(String message, Throwable cause) { fillInStackTrace(); detailMessage = message; this.cause = cause; } public Throwable(Throwable cause) { fillInStackTrace(); detailMessage = (cause==null ? null : cause.toString()); this.cause = cause; } protected Throwable(String message, Throwable cause, boolean enableSuppression, boolean writableStackTrace) { if (writableStackTrace) { fillInStackTrace(); } else { stackTrace = null; } detailMessage = message; this.cause = cause; if (!enableSuppression) suppressedExceptions = null; }

Throwable提供了4个public构造器和1个protected构造器（该构造器由JDK1.7引入）。4个public构造器共同点就是都调用了fillInStackTrace方法。

3、fillInStackTrace()方法

public synchronized Throwable fillInStackTrace() { if (stackTrace != null || backtrace != null /* Out of protocol state */ ) { fillInStackTrace(0); stackTrace = UNASSIGNED_STACK; } return this; } private native Throwable fillInStackTrace(int dummy);

fillInStackTrace会首先判断stackTrace是不是为null，如果不为null则会调用native方法fillInStackTrace将当前线程的栈帧信息记录到此Throwable中。那么什么时候为null呢，答案是上面的protected构造器可以指定writableStackTrace为false，这样stackTrace就为null了，就不会调用fillInStackTrace获取堆栈信息。

fillInStackTrace将当前线程的栈帧信息记录到此Throwable中为了理解我们来看一个例子

正常情况下我们抛出RuntimeException，异常打印是带有异常堆栈信息的

public class MyException extends RuntimeException { public static void method1(){ System.out.println("method1"); method2(); } public static void method2(){ System.out.println("method2"); method3(); } public static void method3(){ System.out.println("method3"); method4(); } public static void method4(){ throw new MyException(); } public static void main(String[] args) { method1(); } }

运行结果：

method1 method2 method3 Exception in thread "main" MyException at MyException.method4(MyException.java:20) at MyException.method3(MyException.java:17) at MyException.method2(MyException.java:13) at MyException.method1(MyException.java:9) at MyException.main(MyException.java:24)

我们来重写fillInStackTrace方法，来看一下运行结果

public class MyException extends RuntimeException { @Override public synchronized Throwable fillInStackTrace() { return this; } public static void method1(){ System.out.println("method1"); method2(); } public static void method2(){ System.out.println("method2"); method3(); } public static void method3(){ System.out.println("method3"); method4(); } public static void method4(){ throw new MyException(); } public static void main(String[] args) { method1(); } }

输出：

method1 method2 method3 Exception in thread "main" MyException

从例子可以看到fillInStackTrace作用是将当前线程的栈帧信息记录到此Throwable中。

4、addSuppressed()和getSuppressed()方法

public final synchronized void addSuppressed(Throwable exception) { if (exception == this) throw new IllegalArgumentException(SELF_SUPPRESSION_MESSAGE, exception); if (exception == null) throw new NullPointerException(NULL_CAUSE_MESSAGE); if (suppressedExceptions == null) // Suppressed exceptions not recorded return; if (suppressedExceptions == SUPPRESSED_SENTINEL) suppressedExceptions = new ArrayList<>(1); suppressedExceptions.add(exception); } public final synchronized Throwable[] getSuppressed() { if (suppressedExceptions == SUPPRESSED_SENTINEL || suppressedExceptions == null) return EMPTY_THROWABLE_ARRAY; else return suppressedExceptions.toArray(EMPTY_THROWABLE_ARRAY); }

如果try中抛出了异常，在执行流程转移到方法栈上一层之前，finally语句块会执行，但是，如果在finally语句块中又抛出了一个异常，那么这个异常会覆盖掉之前抛出的异常，这点很像finally中return的覆盖。比如下面这个例子：

public class MyTest { public static void main(String[] args) { try { Integer.valueOf("one"); } catch (NumberFormatException e) { throw new RuntimeException("One", e); } finally { try { Integer.valueOf("two"); } catch (NumberFormatException e) { throw new RuntimeException("Two", e); } } } }

输出：

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: Two at MyTest.main(MyTest.java:12) Caused by: java.lang.NumberFormatException: For input string: "two" at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65) at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:580) at java.lang.Integer.valueOf(Integer.java:766) at MyTest.main(MyTest.java:10)

Throwable对象提供了addSupperssed和getSupperssed方法，允许把finally语句块中产生的异常通过addSupperssed方法添加到try语句产生的异常中。

public class MyTest { public static void main(String[] args) { RuntimeException exception1 = null; try { Integer.valueOf("one"); } catch (NumberFormatException e) { exception1 = new RuntimeException("One", e); throw exception1; } finally { try { Integer.valueOf("two"); } catch (NumberFormatException e) { RuntimeException exception2 = new RuntimeException("Two", e); exception1.addSuppressed(exception2); throw exception1; } } } }

输出：

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: One at MyTest.main(MyTest.java:8) Suppressed: java.lang.RuntimeException: Two at MyTest.main(MyTest.java:14) Caused by: java.lang.NumberFormatException: For input string: "two" at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65) at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:580) at java.lang.Integer.valueOf(Integer.java:766) at MyTest.main(MyTest.java:12) Caused by: java.lang.NumberFormatException: For input string: "one" at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65) at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:580) at java.lang.Integer.valueOf(Integer.java:766) at MyTest.main(MyTest.java:6)

5、printStackTrace()方法

printStackTrace()方法分四个方面打印出当前异常信息

打印出当前异常的详细信息打印出异常堆栈中的栈帧信息打印出support异常信息递归打印出引起当前异常的异常信息 public void printStackTrace() { printStackTrace(System.err); } private void printStackTrace(PrintStreamOrWriter s) { // Guard against malicious overrides of Throwable.equals by // using a Set with identity equality semantics. Set<Throwable> dejaVu = Collections.newSetFromMap(new IdentityHashMap<Throwable, Boolean>()); dejaVu.add(this); synchronized (s.lock()) { // 打印当前异常的详细信息 s.println(this); // 打印当前堆栈中的栈帧信息 StackTraceElement[] trace = getOurStackTrace(); for (StackTraceElement traceElement : trace) s.println("\tat " + traceElement); // 打印suppressed exceptions for (Throwable se : getSuppressed()) se.printEnclosedStackTrace(s, trace, SUPPRESSED_CAPTION, "\t", dejaVu); // 递归打印出引起当前异常的异常信息 Throwable ourCause = getCause(); if (ourCause != null) ourCause.printEnclosedStackTrace(s, trace, CAUSE_CAPTION, "", dejaVu); } }